随着我国在制造业的长期发展,高铁,大飞机,航空母舰等国之重器的制造完成与投入使用充分说明了我国在制造方面的技术已经有了长足的进步,部分行业甚至处于世界领先水平。机械制造离不开设计图纸和相应的数据文件,随着计算机技术在机械制造中不断地使用,利用计算机高速的计算性能能够在设计,生产,检测的各个阶段中加快产品的全周期。CAD图形文件是机械制造的通用文件,已经成为了现代制造业的标准文件。这种类型的文件几乎包含了产品所有的数据信息,包括几何尺寸,形位公差,制造材料,制造工艺,颜色布局,应用场合等。在机械制造的全过程中,CAD图形文件就是标准与核心,一切的制造行为都是围绕着图形文件进行和展开。本文所采用的CAD图形文件在整个设计制造过程中起着不可替代、不可或缺的巨大作用,贯穿了整个设计制造过程。从零部件的设计仿真(设计过程中要根据后续的生产和检测确定合适的文件格式),到零部件的加工制造(生产过程中按照几何尺寸生产加工),再到零部件的检测评估(检测过程按照形位公差测量产品是否合格),CAD图形把各个环节都串联在一起,形成了完整的产业链。设计一套完整的工业软件是十分复杂的,本文只研究工业软件的设计在CAD图形文件的相关方面所需要研究和解决的主要问题。包含如下三个问题:1.读取通用的2D和3D图形文件;2.将读取的数据进行相应的处理;3.三维建模以实现图形数据的可视化。针对上述的三个问题,本文作了具体的研究与分析,主要工作如下:(1)根据世界范围内所熟知的一系列二维与三维CAD图形文件,分析了最具代表性的两种图形文件(DXF格式文件,STL格式文件)的文件结构及其组成,并根据图形文件结构提出了读取文件,获取数据的方法。(2)研究了Voronoi图和Delaunay三角剖分,并根据Delaunay三角剖分实现了三维几何实体高速且有效的三角面片化;在映射法的基础上,结合映射法的优点,本文采用了切割法,快速高效的得到几何网格;利用矩阵变换原理,使得图形的坐标在二维坐标系和三维坐标系之间快速切换;分析模型变换之间的转换关系,采用各种模型变换相结合,实现了模型的任意变换。(3)研究了各类的光照模型,包括环境光,漫反射光,镜面反射光;透明模型的研究并且加入了光线衰减因子;分析了光线跟踪以及双向反射分布函数,以上的理论为基础实现可视化。